Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:2501.02212

帮助 | 高级搜索

物理学 > 化学物理

arXiv:2501.02212 (physics)
[提交于 2025年1月4日 ]

标题: 核量子效应减缓了生物光捕获复合体中的能量传递

标题: Nuclear quantum effects slow down the energy transfer in biological light-harvesting complexes

Authors:Johan E. Runeson, David E. Manolopoulos
摘要: 我们评估与高频发色团振动相关的量子力学效应对生物光捕获复合物中激发能量传递的影响。 我们从一种混合量子-经典理论开始,该理论以与量子-经典平衡分布一致的方式,将电子运动的量子描述与核运动的经典描述结合起来。 然后,我们通过高频率振动模式的变分极化子变换在此理论中包含核的量子效应。 这种方法通过与完全量子力学基准计算的比较得到验证,然后应用于三个典型的生物光捕获复合物。 我们发现,在量子处理中,高频振动会延迟能量传递,但在经典处理中会加速能量传递。 对于紫色细菌光捕获复合物2中的环间传递,量子处理中的传递速率比经典处理慢1.5倍。 在Fenna--Matthews--Olson复合物中,两种情况下的传递时间尺度基本上相同,而菠菜光捕获复合物II中的传递在量子处理中慢1.7倍。 在所有情况下,经典处理都能很好地再现发色团的量子力学长时间平衡种群,这表明核的量子效应通常对能量传递的方向性影响不大。 然而,核的量子效应确实会降低具有较大激子能隙和强振动耦合到高频振动模式的系统的传递速率。
摘要: We assess how quantum-mechanical effects associated with high-frequency chromophore vibrations influence excitation energy transfer in biological light-harvesting complexes. We begin with a mixed quantum-classical theory that combines a quantum description of the electronic motion with a classical description of the nuclear motion in a way that is consistent with the quantum-classical equilibrium distribution. We then include nuclear quantum effects in this theory with a variational polaron transformation of the high frequency vibrational modes. This approach is validated by comparison with fully quantum mechanical benchmark calculations and then applied to three prototypical biological light-harvesting complexes. We find that high-frequency vibrations delay the energy transfer in the quantum treatment, but accelerate it in the classical treatment. For the inter-ring transfer in the light-harvesting complex 2 of purple bacteria, the transfer rate is a factor of 1.5 times slower in the quantum treatment than the classical. The transfer timescale in the Fenna--Matthews--Olson complex is essentially the same in both cases, whereas the transfer in light-harvesting complex II of spinach is 1.7 times slower in the quantum treatment. In all cases, the quantum mechanical long-time equilibrium populations of the chromophores are well reproduced by the classical treatment, suggesting that nuclear quantum effects are generally unimportant for the directionality of energy transfer. Nuclear quantum effects do however reduce the transfer rate in systems with large excitonic energy gaps and strong vibronic coupling to high-frequency vibrational modes.
主题: 化学物理 (physics.chem-ph)
引用方式: arXiv:2501.02212 [physics.chem-ph]
  (或者 arXiv:2501.02212v1 [physics.chem-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.02212
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Johan Runeson [查看电子邮件]
[v1] 星期六, 2025 年 1 月 4 日 06:56:49 UTC (2,683 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
physics
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-01
切换浏览方式为:
physics.chem-ph

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号